Получение оксида рения(IV)

Необходимо было синтезировать оксид рения (IV), так как потом в него можно было ввести метку ⁵⁷Fe. ReO₂ синтезировали путём разложения перрената аммония, осажденного из раствора рениевой кислоты.

а. Получение HreO₄.

Методика. 3 г. рения помещают в колбу Эйленмейера (ёмкость 50 мл.) и приливают по каплям при охлаждении 10 мл. 30 % раствора Н₂О₂.

2 Re + 7 H₂O₂ = 2 HReO₄ + 6 H₂O [12]

Закрепив прут рения в штативе его конец опустили в концентрированную перикись водорода и оставили на продолжительный период времени. После растворения металла образовалась тяжелая жидкость желтоватого оттенка – рениевая кислота.

b. Получение NH₄ReO₄.

Методика. К водной HReO₄ прибавляют несвязанное основание до изменения окраски индикатора (метилрота); уже при этом может выпадать кристаллический осадок. После упаривания раствора выпавшие кристаллы отсасывают, промывают небольшим количеством ледяной воды и сушат при 110^оС. Соли можно перекристаллизовывать из воды.

NH₃ + HReO₄ = NH₄ReO₄ [12]

По этой методике был проведен синтез перрената аммония. К 7 мл. концентрированной рениевой кислоты прилили 11 мл. раствора аммиака. В качестве индикатора использовался метилрот (pH 6.2 - 6.4). Белый осадок перрената аммония отфильтровали, промыли, сушили в сушильном шкафу при 100^оС. Выход составил 3.7684 г.

c. Получение ReO₂.

Методика. Моноклинную модификацию ReO₂ получают нагреванием NH₄ReO₄ при 400^оС в токе сухого азота или аргона или в вакууме в течение 12 часов. При более высокой температуре образуется ромбическая модификация.

NH₄ReO₄ = ReO₂ + ½ N₂ + 2 H₂O [12]

По этой методике был проведен синтез диоксида рения. Навеску перрената аммония разлагали в токе аргона при 400^оС в течение 8 часов. С полученного черно-бурого порошка была снята рентгенограмма, подтвердившая наличие двух модификаций диоксида рения. Выход составил 1.3146 г.

Идентификация ReO₂

Оксид рения (IV) был помечен раствором нитрата железа (Ш). Концентрация раствора – 0.266 ^моль/_литр. Было введено 3 мольных процента из расчета на Fe₂O₃.

3.4. Получение K₃ReO₅

Методика. Смесь двух оксидов ReO₂ и KO₂ в молярной пропорции 1 и 3 нагревают 3 часа в токе кислорода при температуре 400^оС. Мезоперренат количественно образуется по реакции

ReO₂ + 3 KO₂ = K₃ReO₅ + 3/2 O₂ [9]

Нагревание производят постепенно, чтобы образующийся в ходе реакции Re₂O₇, обладающий повышенной летучестью, не возогнался. Нагревание проводят не более чем на 100^оС в час. [8]

Синтез был проведен по данной методике. 0.2176 г. полученного ранее диоксида рения и 0.2122 г. пероксида калия перемешали в сухой камере и спекали в серебряной лодочке повышая температуру на 100 градусов в час до тех пор, пока температура не стала равной 400^оС, а потом нагревание продолжали еще в течение 3х часов. С полученного желто-зеленого порошка была снята рентгенограмма, подтвердившая наличие перрената калия. По исчезновению пиков диоксида рения можно было судить о том, что он прореагировал весь. Оставшиеся пики можно приписать продуктам разложения пероксида калия.

Идентификация K₃ReO₅

Выводы.

1. Проанализирована литература по твердофазным синтезам перренатов щелочных металлов и сделано заключение о том, что в условиях синтезов возможно провести введение добавки ⁵⁷Fe.

2. Отработана методика получения мезоперрената калия твердофазным синтезом при условиях, позволяющих ввести добавку ⁵⁷Fe.

3. Синтезирован K₃ReO₅.

Список литературы.

1. К.Б.Лебедев, «Рений»,, М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1963.

2. В.И.Спицын, Л.И.Мартыненко, «Неорганическая химия», М.: Изд. МГУ, 1991.

3. Ф.Коттон, Дж.Уилкинсон, «Современная неорганическая химия» М.: Мир, 1969.

4. М.А.Филянд, Е.И.Семенова, «Свойства редких элементов», М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1953.

5. Л.В.Борисова, Е.Ф.Сперанская, «Кинетические методы определения рения», М: Наука, 1994.

6. О.А.Сонгина, «Редкие металлы», М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1951.

7. И.Друце, «Рений», М.: ИЛ, 1951.

8. Gerard Duquenoy, “Nouvelles methodes de syntheses dans l’etat solide de sels alcalins d’elements a valences superieures”, Revue de Chimie minerale, t.8, 1971, pg.683.

9. Andre Chretien, Gerard Duquenoy, “Syntheses entre solides a partir d’un superoxyde alcalin; mesoperrenates de potassium, rubidium, ou cesium.”, Chimie Minerale, t.268, 1969.

10. Р.Рипан, И.Четяну, «Неорганическая химия», М.: Мир, 1972.

11. Л.В.Борисова, А.Н.Ермаков, «Аналитическая химия рения», М.:Наука, 1974.

12. «Руководство по неорганическому синтезу», редактор Г.Брауэр, М.: Мир, 1985.

13. Б.В.Некрасов «Основы общей химии», М.: Химия, 1973.

14. Ю.Д. Перфильев «Матричная стабилизация неустойчивых состояний окисления элементов», Журнал российского химического общества им. Д.И.Менделеева, том XLII, 1998.

15. M.Tromel und H.Dollung “Die Kristallstruktur von K₃IO₅” Z.anorg. allg. Chem. 411, 41-48, 1975.

Приложение

Рений.

Атомный номер 75

Атомный вес 186.31

Изотопы 185 (37.1%), 187 (62.9%)

Т_пл 3170^оС

Т_кип 5870^оС

Радиус атома 1.373 А

Параметры кристаллической решетки а=2.755 А

с=4,4493 А

Плотность 21.01 ^г/_cм³

Модуль упругости 47000 кГ/мм² (20^оС)